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煤矿综采工作面设备智能化建设应用研究

发表时间：2020/3/3 来源：《电力设备》2019年第20期作者：李浩建

[导读] 摘要：随着我国煤矿开采行业的发展，针对煤矿开采的复杂性，越来越先进的技术和设备被应用到煤矿开采中，以应对煤矿开采过程中的恶劣环境和复杂的设备系统，因此智能化生产模式的实施，使得在煤矿综采过程中技术有了关键性的突破。

        （山东鲁泰控股集团有限公司鹿洼煤矿）
        摘要：随着我国煤矿开采行业的发展，针对煤矿开采的复杂性，越来越先进的技术和设备被应用到煤矿开采中，以应对煤矿开采过程中的恶劣环境和复杂的设备系统，因此智能化生产模式的实施，使得在煤矿综采过程中技术有了关键性的突破。煤矿智能化生产模式可以有效的实现生产过程少人化、无人化，这样不仅可以保证工作人员的人身安全，也在一定程度上提升了工作效率。煤矿智能化建设应用，是保障煤炭生产安全高效的重要基础，是推动煤炭工业高质量发展的重大举措。本文主要针对煤矿综采工作设备智能化建设进行分析，并介绍了智能化设备在未来煤矿开采中的应用前景。
        关键词：综采智能化；建设应用
        Abstract：with the development of coal mining industry in china，in view of the complexity of coal mining，more and more advanced technology and equipment are applied to coal mining to deal with the harsh environment and complex equipment system in the process of coal mining，so the implementation of intelligent production mode makes a key breakthrough in the process of coal mining.The intelligent production mode of coal mine can effectively realize the process of production with fewer people and no one，which cannot only guarantee the personal safety of the staff，but also improve the working efficiency to a certain extent.The intelligent construction and application of coal mine is an important basis to ensure the safety and efficiency of coal production and a major measure to promote the high quality development of coal industry.This paper mainly analyzes the intelligent construction of fully mechanized coal mining equipment，and introduces the application prospect of intelligent equipment in coal mining         in the future
        Keywords：intelligent fully mechanized mining；application of construction
        引言
        我国煤矿开采经过几十年的发展，已经基本实现了煤矿开采的自动化技术，随着科技的进步与发展，智能技术被逐渐应用，采用智能化设备在开采煤矿过程中，可以实现开采的智能化运行，还可以实现在开采过程中的远程操控，智能化系统的应用可以对开采的设备、支架、运输等进行整体控制。在实际的开采中可以实现就地、集中以及远程这三种网络管控，使得综采工作在智能化控制下可以更加灵活，可以根据不同的地质环境和运输负荷进行变化，从而使得煤矿开采实现数据、视频和通讯的融合，提高开采的安全性，提高生产效率，促进煤炭行业安全、高效和高质量发展。
        1存在的问题及其原因
        1.1缺乏相应的通讯平台
        在实际的开采中，由于一些厂家不够配合，导致信号接口和通讯协议的不兼容的情况，造成算法的合理力和逻辑的相互交叉的情况，很多煤矿开采企业也只能将智能化设备进行拼凑，而很多设备的制造厂商在生产过程中没有预留相应的信号线，使得传感器和电源在应用过程中还要临时现场进行搭接，没有一定的规范和标准。很多煤矿综采工作虽然也搭建了网络平台，但是这些只能应用于较大数据的传播，没有统一的标准，没有实现系统信息的共享。
        1.2煤矿的管理理念有待进一步改变，
        在以往的煤矿开采管理中，其管理的方式比较粗放，这使得很多工作细节做得不到位，还有可能造成一定的安全风险。因此要转变这种管理的理念，向着更加精细化的方向发展。这样在施工现场的支架以及远程控制出现故障的概率就会减小，出现各种突发性事件也会减少。不仅如此，组织人员不健全也是非常中要的一个问题，并且存在着技术人员能力不足的问题，实地智能化设备不能够得到更好的发挥。由于智能技术的应用是比较复杂的，在这个庞大而复杂的系统中需要更多高端的人才，这些人才需要具备专业的素质和能力，这样才能更好的发挥和使用技术，使得现场管理井然有序。然而实际的开采中，往往一个很小的故障，技术人员都处理不了，还需要厂商的技术人员来处理，使得工作效率不能得到提高。企业没有对这些技术人员进行相关的培训，使得他们没有学习的机会，技术和理念不能跟上行业技术的发展。
        1.3技术不成熟
        当前，高精度的传感制造技术还只掌握在少数发达国家，我国自己生产制造的传感器在品质和灵敏度上与发达国家还不少的差距，运用在智能设备上会制约智能化的推广和应用。另外，国外的导航技术可以实现工作面上的自动找直功能。而我国在这方面的技术还没有攻克，在自动化控制上，在测量精确上还没有达到要求。另外，在综采工作中，由于地质环境的不同，使得刮板输送机会出现上下窜动，这样会使得刮板机与转载机之间的距离发生变化，使得出煤的过程找那个出现不稳定，影响综采的安全性和效率。由于技术的不成熟，在实际的开采过程中，在设备的控制和监控方面还需要不断加强研究，提高采煤机、液压机等设备之间的协调性。

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        2解决方法
        综采工作中设备的智能化是必然的发展趋势，可以有效的提升煤矿生产的效率，提高在生产过程中的安全稳定的生产，对于设备的控制更加稳定，对于在现场中出现的问题可以从一下几个方面来进行解决。第一，相关部门应该对于设备智能化重视起来，组织技术比较强、经验比较丰富的厂商，根据煤矿生产的实际条件，对于煤矿生产进行标准化的规定，需要配备怎样的人员、需要具备怎样的经济实力，这样在设备在设计和制造中就可以有一定的标准，从而对于煤矿设备智能化进行衡量。第二，在实际的煤矿开采过程中需要加强管理，尤其是设备的使用环境，对于设备的保养和维护，检测设备的运行情况等都需要进行精细化管理。这样设备在运行中才能更稳定，减少一些粉尘、油污等不良因素对于设备的损害，制定一定的维护保障制度，对于设备进行维护的同时，技术人员在操作的过程中也要规范。第三，在煤矿开采企业中，要重视人员素质的提升，要对工作人员进行技术上的培训，让工作人员可以对设备更好的操作和使用，为工作人员提供可以学习的机会，使得工作人员可以有晋升和发展的空间，打造更加专业的技术团队，这样遇到一些故障和问题的时候也可以及时解决。第四，对于传感器的研究还要加强，不断的加大资金和人才的投入，对于传感器的技术进行开发和研究，从而降低传感器的一次投入，使得更多的煤矿企业可以采用智能化的技术，实现技术上的突破，提高生产的效率。第五，在煤矿生产中应该推广物联网，对于设备进行远程操控，对于设备的运行环境和运行状况进行掌握，随时监控设备的运行，从而预防发生故障，这样可以减少维修的成本。不仅如此，通过大数据的分析，可以对设备上的数据进行分析，从而对设备进行控制，使得设备在运行过程中参数可以达到最佳，从而实现设备的稳定高效运行。
        3综采面智能化技术未来发展方向
        3.1煤矸自动识别及煤岩分界技术
        第一，煤矸自动识别在综采工作中非常重要，可以实现与突破智能化的瓶颈，这样就可以通过数据的计算以及数学模型来实现自动化放煤。第二，煤岩分界技术，当前已经有了二十几种分解传感器和系统。比如记忆控制系统、振动频谱传感系统、红外线、紫外线、超声波、雷达探测等，对于煤层的探测非常重要，可以通过分界探测的方法，这些技术还在进一步研发过程中，没有成功的应用，但是这些都是在未来煤矿生产中非常重要的技术，为煤矿生产技术指明了发展的方向，技术思路可以可以进一步提升技术方法，使得智能技术可以被更好的应用，提高生产效率。
        3.2刮板输送机直线度检测与控制技术
        综采工作在巷道中进行，其工作的环境非常狭窄，这就为支架的布置和设备的布置造成了一定的难度，如果布置不恰当，还有可能造成翻到。而这些设备与支架，为测量定位造成一定的困扰，由于矿井中地质环境的复杂性，使得可视测量有一定的难度，在实际的截割工作中会出现煤尘，这些都会影响到测量的精度。因此，首先可以尝试接近传感组、高精度传感器等方式来检测也要支架和刮板输送机的位置，使得工作可以趋于直线。其次，液压支架工作面在连续操作之后，可能会受到周围煤层的或者环境因素的制约，使得支架的状态不理想，需要不断的调整期状态。液压支架和刮板输送机的状态对于煤矿生产非常重要，如果其姿态出现问题可能导致使用的寿命，影响生产的效率。而智能技术的使用可以实现液压支架在无人操作的情况下自动进行调整，从而使得工作面可以保持在直线上，有利于生产效率的提升，保证连续作业。
        3.3支持过程、视频、３Ｄ可交互多视窗
        综采工作主要的三种设备分别是采煤机、刮板输送机以及液压支架，在智能化综采工作中需要实现远程监控，对于设备进行有效的控制，实现对设备运行状态的智能化监控，在设备出现问题的时候可以进行自我针对，通过遥感技术可以对这三种设备进行远程控制，使得在实际的工作中可以灵活性的调动和控制，满足在实际的生产中对于网络的需求，对于生态数据分析的需求以及对于视频控制的需求，实现智能化的控制，建立有效的视频、图片、语音等数据的可视化平台。第一，利用视频技术可以在实际的采煤过程中实现全程的动画场景，利用安置在工作场景中摄像头可以对采煤的过程进行全程监控，实现视频图像的智能化拼接，促进综采的自动化技术的发展，提高开采的安全性，提高开采的效率，并对智能化技术不断的深入研究。第二，利用巷道坐标测量技术对综采工作面的设备和环境进行测量，对于巷道测量可以采用经纬度进行测量，采用电子经纬仪来进行自动化测量，通过激光投射器发送在被测物上的目标点，从而可以有效的跟踪发送激光点，实现目标点的三维坐标的测定。第三，三机坐标测量。在实际的综采工作中要对三机进行测量，对于支架以及刮板输送机可以采用超声波来进行测量，这样可以有效的节约成本，测量的精确度也比较高。而对采煤机则需要采用红外感应技术来进行测量，这样可以更准确的定位，采用超宽带设备利用脉冲射频庄仓飞行时间信道进行测距，实现数据结构的同时可以实现测距和通信。第四，机器视觉测量，随着机器视觉技术的发展，使得机器视觉测量得到运用，在机器视觉检测中采用CCD成像技术、图像处理技术以及计算机技术等。
        结束语
        总而言之，智能化技术的运用可以有效的提升煤炭开采的效率，使得煤矿开采更加安全，提高煤矿企业的效益，对于工人的劳动力的使用也在降低。因此还要不断发现和完善智能技术的使用，对于应用中存在的问题进行及时的分析和总结，使得智能化技术可以更加成熟，保证煤矿企业在生产中的安全，为企业创造更大的价值。
        参考文献：
        [1]张华.煤矿综采工作面智能化开采技术研究[J].装备维修技术，2019（04）：42.
        [2]王祥.煤矿综采工作面智能化技术及装备发展研究[J].冶金管理，2019（05）：84+86.
        [3].智能化无人开采技术[J].煤炭经济研究，2018，38（10）：89.
        [4]崔健.煤矿综采工作面设备智能化推广应用的几点思考[J].山西焦煤科技，2018，42（04）：55-56.
        作者简介：
        李浩建，1972年5月出生，男，汉族，山东嘉祥人，1994年7月参加工作，山东矿业学院计算机应用专业毕业，第二学历山东科技大学采矿工程专业毕业，本科学历，高级工程师，一直从事煤矿安全生产、调度指挥、应急管理、计算机信息化及智能化的技术和管理工作，曾发表论文十余篇。